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1、浅谈有线传输介质在电气领域的应用内容摘要随着现在科技的发展,高质量高效率的传输介质日益紧缺，人们对信息速率的要求日益增高，有线传输介质已成为我国在现有信息传输中大的问题，介质的选择和改进也就刻不容缓。本次论文所要研究的传输介质的选择和改进，既是针对现有介质增加改进方向和好想法的目的。本论文首先从技术层面对双绞线、同轴电缆、光缆各自在传输特性等方面进行了分析，指出它们的优、缺点和应用范围，让读者对它们有个综合的比较。文中提出了这样一个观点：成本的因素制约了光缆成为网络综合布线系统传输媒介的主角，并用一个例子佐证了这个观点。最后，作者就当前布线业的现状，提出了应该采取“铜缆、光缆、无线并用”的结论
2、，并进一步展望了布线业的发展趋势。关键词：有线传输介质；双绞线；同轴电缆；光缆；光纤；目录内容摘要I引言11有线传输介质综述21.1有线传输介质的起源21.2有线传输介质的现状及意义21.2.1国外有线传输介质的现状21.2.2我国有线传输介质的现状22双绞线32.1工作原理32.2特性与分类32.3功用42.4适用场合42.5安装注意事项53同轴电缆63.1工作原理63.2特性与分类63.3功用73.4使用场合73.5安装注意事项74光纤84.1工作原理84.2特性与分类84.3功用84.4使用场合94.5安装注意事项95结论10参考文献11引言当今社会是一个信息多元化的社会，信息已经成为经
3、济发展的战略资源和独特的生产要素，经济的竞争实际上已演变成为信息的竞争，而所有关于信息的竞争最终都要归结到计算机通信中。所以本论文将主要论述计算机通信中强大的主体支撑物-传输介质。 所谓介质，就是传输系统中在发送器和接收器直间的物理线路。读者可以从论文正体部分看到各个介质的概念以及其属性。让读者对计算机通信网中的传输介质有一个比较全面的了解。本文将从两大类导向型和非导向型传输介质展开介绍，让读者了解，在导向媒介中，电磁波沿着固体媒介（如铜线、光纤等）传播，而非导向型传输媒介则是指自由空间。 由于科技信息技术的快速发展，社会各方面的节奏变快了，人们不仅要求能够在运动中进行通信，而且要求在运动中进
4、行计算机数据的通信（俗称上网），因此在最近十几年无线电通信发展的特别快。所以让广大读者了解计算机通信网络方面的知识有非同小可的意义。有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方，是数据传输系统中发送装置与接收装置之间的物理媒体。分为有线通信介质（铜缆、光缆等）和无线通信介质（无线电、微波等）两类。有线传输介质主要有双绞线电缆、同轴电缆和光纤。他们不同的特性对网络中数据通信质。1有线传输介质综述1.1有线传输介质的起源有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方，有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。双绞线和同轴电缆
5、传输电信号，光纤传输光信号。不同的传输介质，其特性也各不相同。他们不同的特性对网络中数据通信质量和通信速度有较大影响！1.2有线传输介质的现状及意义当代信息传输介质的现状，民用的干线长距无疑是光纤，在合适的波长上，光的损耗很低，可以长距传输，中继一般是光-电-光方式，部分是全光的，比如掺铒的光纤放大器，用SRS方式放大衰弱的信号，远景是孤子传输，中继距离更长，甚至无中继，而且不仅能量损失问题解决了，还没有脉冲展宽问题。短距的，比如市内有城域网，校园网，可以是无线的wlan，家用的宽带基本上还是和电话线一起传输的，只不过频率更高，带宽更大。光纤入户还是比较少的。1.2.1国外有线传输介质的现状世
6、界光纤的生产主要集中在北美、西欧和日本的20多家光纤厂家手中。世界最 大的光纤厂家是美国康宁集团，2000年生产光纤3232.5万公里，占世界光纤总产量 30左右。其次是美国朗讯公司和法国阿尔卡特，2000年分别生产光纤1839.5万公 里和1085万公里。另外，日本藤仓、古河、住友、欧洲比瑞利，韩国LG、荷兰德拉 克等属第三档次的大光纤厂，分别年产光纤200至500万公里。日本信越公司是世界上提供光纤预制棒的最大厂家，但其不拉丝。据KMI的统计， 世界主要光纤生产厂家近三年光纤产量，我国的武汉长飞和上海朗讯已列入世界光纤生产厂家前20名。光纤作为信息传输介质，其产品性能的总体发展趋势是低损耗
7、、低色散和低非 线性。光纤在1.31m和1.55m窗口传输带宽可以达到20THz， 目前的光纤通信只 利用了这些带宽资源的11000。为了扩展通信容量， 降低损耗以增加传输距离； 降低色散以提高带宽；抑制非线性效应以实现密集波分复用，已成为光纤技术发展 的主题和趋势。目前经国际标准化组织推荐的通信光纤有五种，即CCITTG.651、G. 652、G.653、G.654、G.655，它们的开发过程说明了上述发展趋势。为了提高光缆传输密度，国外开发了一种多芯光纤。据报道，一种四芯光纤的玻璃体部分呈四瓣梅花状，涂覆层外形为圆形，其外径与普通单芯光纤相同。1.2.2我国有线传输介质的现状目前，国内光纤
8、生产企业主要以合资企业为主，设计产能约670 万公里左右， 光纤性能指标基本与国际持平，进口光纤比例已从1997年的接近70下降到1999年 的52。根据KMI公司的预测，2005年进口光纤的比例可降至20以下。 值得一提 的是，1999年国产单模光纤首次大批量出口，其中长飞和上海朗讯出口130万公里， 接近其产量的40。值得注意的是，2001年国内光纤龙头企业武汉长飞、原上海朗讯又开始实施新一轮扩产计划，其中武汉长飞拟将光纤生产能力由目前的年产250万公里逐步扩大到年产1000万公里以上；上海朗讯计划从目前的年产200万公里扩至600万公里。另外烽火通信的多模光纤扩产计划业已实施，届时生产规
9、模将扩大5至10倍。与此同时，海南睿丰、江阴法尔胜、天大天财等新建项目也将在今后两三年内投产。业内人士推测，到2004年新建项目与扩建项目基本完成后，我国光纤年生产能力将是目前的3-4倍。比起中国1.58亿的宽带用户数，光纤接入用户数还将会有非常广阔的上升空间。根据我国光纤宽带发展计划，到2015年全国互联网出口带宽达到5T，城市家庭带宽接入能力基本达到20M以上，农村家庭带宽能力基本达到4M以上；家庭光纤接入覆盖超过500万户；无线局域网的公共运营热点规模将超过15万个；届时将实现全市公益性机构光纤到达率100%，实现全部科技园区、工业园区、商务楼宇、宾馆酒店等商务类场所的光纤到楼、到办公室
10、。1.3本论文的主要工作本论文主要研究从技术层面对双绞线、同轴电缆、光缆各个单独在传输特性等方面进行了初步分析,分别指出它们的优、缺点和应用范围,这样能够读者对它们有一个综合的比较。在文中提出了这样一个观点:成本的因素制约了光缆成为网络综合布线系统传输媒介的主角,并采用了一个例子证明了这个观点。最后,作者根据当前布线业的现状,提出了应该采取铜缆、光缆、无线并用的结论,并进一步展望了布线业的未来的发展趋势。2双绞线2.1工作原理双绞线是由两条相互绝缘的导线按照一定的规格互相缠绕（一般以逆时针缠绕）在一起而制成的一种通用配线，属于信息通信网络传输介质。双绞线过去主要是用来传输模拟信号的，但现在同样
11、适用于数字信号的传输。因为这种相互缠绕改变了电缆原有的电子特性。这样不但可以减少自身的串扰，也可以最大程度上防止其它电缆上的信号对这对线缆上的干扰。2.2特性与分类按照线径粗细分类双绞线常见的有3类线，5类线和超5类线，以及最新的6类线，前者线径细而后者线径粗，型号如下：1）一类线（CAT1）：线缆最高频率带宽是750kHZ，用于报警系统，或只适用于语音传输（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不同于数据传输。2）二类线（CAT2）：线缆最高频率带宽是1MHZ，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌网。3）三类线（CAT3）：指目
12、前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆，该电缆的传输频率16MHz，最高传输速率为10Mbps（10Mbit/s），主要应用于语音、10Mbit/s以太网（10BASE-T）和4Mbit/s令牌环，最大网段长度为100m，采用RJ形式的连接器，目前已淡出市场。4）四类线（CAT4）：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率16Mbps（指的是16Mbit/s令牌环）的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器，未被广泛采用。5）五类线（CAT5）：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘
13、材料，线缆最高频率带宽为100MHz，最高传输率为100Mbps，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和1000BASE-T网络，最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器。这是最常用的以太网电缆。在双绞线电缆内，不同线对具有不同的绞距长度。通常，4对双绞线绞距周期在38.1mm长度内，按逆时针方向扭绞，一对线对的扭绞长度在12.7mm以内。6）超五类线（CAT5e）：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪比（StructuralReturnLoss）、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网（
14、1000Mbps）。7）六类线（CAT6）：该类电缆的传输频率为1MHz250MHz，六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。六类与超五类的一个重要的不同点在于：改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为：永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。8）超六类或6A（CAT6A）：此类产品传输带宽介于六类和七类之间
15、，500MHz，目前和七类产品一样，国家还没有出台正式的检测标准，只是行业中有此类产品，各厂家宣布一个测试值。9）七类线（CAT7）：带宽为600MHz，可能用于今后的10吉比特以太网。通常，计算机网络所使用的是3类线和5类线，其中10BASE-T使用的是3类线，100BASE-T使用的5类线。目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP=UNSHILDEDTWISTEDPAIR）和屏蔽双绞线（STP=SHIELDEDTWISTEDPAIR）。屏蔽双绞线电缆的外层由铝铂包裹，以减小辐射，但并不能完全消除辐射，屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。2.3功用双绞线按其是否外加金属网丝
16、套的屏蔽层而区分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。双绞线由8根不同颜色的线分成4对绞合在一起，成对扭绞的作用是尽可能减少电磁辐射与外部电磁干扰的影响。在实践中，采用568B标准的最流行，为了便于通用，笔者建议统一采用568B标准。八根线1输出数据(+)、2输出数据(-)、3输入数据(+)、4保留为电话使用、5保留为电话使用、6输入数据(-)、7保留为电话使用、8保留为电话使用。实际上在100M网络运行下，通常八芯就会全用，因为100M网络传输对线路要求较高，不光要用1 3 2 6 ，否则网络运行就会不稳定。 剥开网线我们可发现四对双绞线缠绕的密度并不一样，用来传输数据的橙、绿两对
17、，缠绕圈数明显大于用来接地和其它公共用途的棕、蓝两对，所以建议大家平时做跳线时，严格按照568B的顺序来排列。不管怎么样，一定要把1 、2两芯放在一对双绞线上，3 、6两芯放在一对双绞线上。否则的话就失去了双绞线的作用。数据传输衰减严重，传输距离大大降低。2.4适用场合双绞线的最大传输距离一般为100m。屏蔽双绞线电缆的外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，防止信息被窃听，同时具有较高的数据传输率（五类STP在100m内可达到155Mbps，而UTP只能达到100Mbps）。但屏蔽双绞线电缆的价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难，必须使用特殊的连接器，技术要求也比非屏蔽双绞线电缆高。与屏
18、蔽双绞线相比，非屏蔽双绞线电缆外面只需一层绝缘胶皮，因而重量轻、易弯曲、易安装，组网灵活，非常适用于综合布线系统，所以在无特殊要求的计算机网络布线中，常使用非屏蔽双绞线电缆。2.5安装注意事项有线传输介质安装是需要注意事项为：线缆不能有拧转或扭结；线缆不能打结；拧转、绞扭和打结会破坏双绞线内各线对相对位臵结构和线对绞合结构，带来串扰增加和回损增加；不要用力拉扯线缆；拉力过大会拉细甚至拉断铜导线，造成衰减增加或断线；单条4对双绞线拉力不能大于10公斤；两条4对双绞线拉力不能大于15公斤；多条4对双绞线拉力不能大于40公斤；不将多根双绞线捆绑成一股线，会增加线缆间的串扰；线管、线槽内穿放的线缆总截
19、面积应为1/31/2线管、线槽截面积；线管弯曲必须平滑，弯曲半径要大于6倍线管外径；线缆布放时应将线轴支撑起来布放电缆；放线时不能预先松太多的线，宜放一段松一段，以防止线缆扭绞、缠绕、打结；线缆最小弯曲半径不能小于4倍外径，在施工过程中应至少为8倍；避免锐角的弯折；线缆不应有折痕，有弯折后，应立即抚平；在端接时，每对双绞线尽量保持扭绞原状，扭绞松开长度不大于13mm；拔除保护套均不能挂伤绝缘层，必须使用专用工具剥除；双绞线在与信息插座和配线架模块连接时必须符合T568A或T568B的要求；屏蔽电缆其屏蔽层应与与信息插座屏蔽罩良好接触；在信息插座和配线架端接完毕后，必须标志，并记录入档。3同轴电
20、缆3.1工作原理同轴电缆(Coaxial)是指有两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。最常见的同轴电缆由绝缘材料隔离的铜线导体组成，在里层绝缘材料的外部是另一层环形导体及其绝缘体，然后整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。目前，常用的同轴电缆有两类：50和75的同轴电缆。75同轴电缆常用于CATV网，故称为CATV电缆，传输带宽可达1GHz，目前常用CATV电缆的传输带宽为750MHz。50同轴电缆主要用于基带信号传输，传输带宽为120MHz，总线型以太网就是使用50同轴电缆，在以太网中，50细同轴电缆的最大传输距离为185米，粗同轴电缆可达1000米。同轴电缆由里到外分为四层
21、：中心铜线（单股的实心线或多股绞合线），塑料绝缘体，网状导电层和电线外皮。中心铜线和网状导电层形成电流回路。因为中心铜线和网状导电层为同轴关系而得名。同轴电缆传导交流电而非直流电，也就是说每秒钟会有好几次的电流方向发生逆转。如果使用一般电线传输高频率电流，这种电线就会相当于一根向外发射无线电的天线，这种效应损耗了信号的功率，使得接收到的信号强度减小。同轴电缆的设计正是为了解决这个问题。中心电线发射出来的无线电被网状导电层所隔离，网状导电层可以通过接地的方式来控制发射出来的无线电。同轴电缆也存在一个问题，就是如果电缆某一段发生比较大的挤压或者扭曲变形，那么中心电线和网状导电层之间的距离就不是始终
22、如一的，这会造成内部的无线电波会被反射回信号发送源。这种效应减低了可接收的信号功率。为了克服这个问题，中心电线和网状导电层之间被加入一层塑料绝缘体来保证它们之间的距离始终如一。这也造成了这种电缆比较僵直而不容易弯曲的特性。3.2特性与分类同轴电缆分为细缆：RG-58和粗缆RG-11两种。1、细缆细缆的直径为0.26厘米，最大传输距离185米，使用时与50终端电阻?如图5、T型连接器(如图6)、BNC接头与网卡相连，线材价格和连接头成本都比较便宜，而且不需要购置集线器等设备，十分适合架设终端设备较为集中的小型以太网络。缆线总长不要超过185米，否则信号将严重衰减。细缆的阻抗是50。2、粗缆粗缆(
23、RG-11)的直径为1.27厘米，最大传输距离达到500米。由于直径相当粗，因此它的弹性较差，不适合在室内狭窄的环境内架设，而且RG-11连接头的制作方式也相对要复杂许多，并不能直接与电脑连接，它需要通过一个转接器转成AUI接头，然后再接到电脑上。由于粗缆的强度较强，最大传输距离也比细缆长，因此粗缆的主要用途是扮演网络主干的角色，用来连接数个由细缆所结成的网络。粗缆的阻抗是75。视频同轴电缆英文简称SYV,常有的有75-7，75-5，75-3，75-1等型号，特性阻抗都是75欧姆，以适应不同的传输距离。是以非对称基带方式传输视频信号的主要介质。同轴电缆根据其直径大小可以分为：粗同轴电缆与细同轴电缆。粗同轴电缆缆适用于比较大型的局部网络，它的标准距离长，可靠性高，由于安装时不需要切断电缆，因此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置，但粗缆网络必须安装收发器电缆，安装难度大，所以总体造价高。相反，细缆安装则比较简单，造价低，但由于安装过程要切断电缆，两头须装上基本网络连接头（BNC），然后接在T型连接器两端，所以当接头多时容易产生不良的隐患，这是目前运行中的以太网
